TW202232621A - 製程條件感測裝置 - Google Patents

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伐漢特 Ａ 奎利
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美商科磊股份有限公司
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Abstract

根據本發明之一或多項實施例，揭示一種殼體總成。該殼體總成包含一頂部部分。該殼體總成進一步包含一底部部分。該頂部部分可係經由一或多個耦合器件可拆卸地連接至該底部部分。該頂部部分進一步可係經由一或多個電子接觸件可逆地電耦合至該底部部分。一或多個電子組件係安置於該殼體總成內。

Description

製程條件感測裝置
本發明大體上係關於製程條件感測裝置，且更特定言之係關於擴展製程條件感測裝置之可行操作條件。
隨著對經改良製程監測系統之需求不斷增加，對半導體器件處理環境中之製程條件之容限繼續降低。一處理系統內之熱均勻性係一種此條件。在旨在量測溫度之一器件中，電子器件及/或電池組可設計為由一熱質量絕緣且永遠不會達到一特定溫度以上。若電子器件抑或電池組曝露於超過一特定溫度之一溫度，則一些電子器件及/或電池組變得永久損壞且無作用，而其他電子器件可在此溫度以上繼續運作。因此，必須在達到此溫度之前將系統自熱環境移除，以防止電子器件及/或電池組變得永久損壞且無作用。然而，即使電子器件及/或電池組由一熱質量絕緣，電子器件及/或電池組最終仍將變得過熱。在一些情況中，電子器件及/或電池組之效能在達到一特定溫度之後迅速降級，從而導致高電流汲取、量測保真度損失及類似者。此等當前方法無法在當前處理技術所需之極端條件(例如，高溫)下監測溫度而不污染相關聯腔室。此外，當前方法並未在溫度下達到足夠時間以針對所有潛在使用案例提供價值。
因此，將期望提供一種解決上文所識別之先前方法之缺點之裝置及方法。
根據本發明之一或多項實施例，揭示一種製程條件感測裝置。在一項實施例中，該裝置包含一基板。在另一實施例中，該裝置包含含有一或多個電子組件之一電子總成。在另一實施例中，該裝置包含包括一頂部部分及一底部部分之一殼體總成，該頂部部分可經由一或多個耦合器件可拆卸地連接至該底部部分，該頂部部分可經由一或多個電子接觸件可逆地電耦合至該底部部分，該電子總成之該一或多個電子組件安置於該殼體總成內。在另一實施例中，該裝置包含通信地耦合至該電子總成之一感測器總成，該感測器總成包含安置於該基板上在跨該基板之一或多個位置處之一或多個感測器，該一或多個感測器經組態以獲取跨該基板之該一或多個位置處之一或多個量測參數。
根據本發明之一或多項實施例，揭示一種殼體總成。在一項實施例中，該殼體總成包含一頂部部分。在另一實施例中，該殼體總成包含一底部部分，該頂部部分可經由一或多個耦合器件可拆卸地連接至該底部部分，該頂部部分可經由一或多個電子接觸件可逆地電耦合至該底部部分，電子總成之一或多個電子組件安置於該殼體總成內。
根據本發明之一或多項實施例，揭示一種製程條件感測裝置。在一項實施例中，該裝置包含一基板。在另一實施例中，該裝置包含含有一或多個電子組件之一電子總成，該一或多個電子組件包括：一或多個處理器、通信電路、記憶體及一電源。在另一實施例中，該裝置包含包括一頂部部分及一底部部分之一殼體總成，該頂部部分可經由一或多個耦合器件可拆卸地連接至該底部部分，該頂部部分可經由一或多個電子接觸件可逆地電耦合至該底部部分，該電子總成之該一或多個電子組件安置於該殼體總成內。在另一實施例中，該裝置包含通信地耦合至該電子總成之一感測器總成，該感測器總成包含安置於該基板上在跨該基板之一或多個位置處之一或多個感測器，該一或多個感測器經組態以獲取跨該基板之該一或多個位置處之一或多個量測參數，該一或多個處理器經組態以自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數，該一或多個處理器經組態以在一經判定時間停止自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數。
根據本發明之一或多項實施例，揭示一種方法。在一項實施例中，該方法包含使用安置於一基板上在跨該基板之一或多個位置處之一或多個感測器獲取一或多個量測參數。在另一實施例中，該方法包含使用一殼體總成內之一電子總成之一或多個電子組件自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數，該殼體總成包括一頂部部分及一底部部分，該頂部部分可經由一或多個耦合器件可拆卸地連接至該底部部分，該頂部部分可經由一或多個電子接觸件可逆地電耦合至該底部部分。在另一實施例中，該方法包含在一經判定時間產生一或多個控制信號以切換該電子總成之該一或多個電子組件之操作條件，在該經判定時間之後，該電子總成之該一或多個電子組件停止自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數。
應理解，前文一般描述及下文[實施方式]兩者皆僅為例示性的及說明性的，且不一定限制如所主張之本發明。併入於本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式繪示本發明之實施例，且連同一般描述一起用於說明本發明之原理。
相關申請案之交叉參考
本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)規定主張指定Farhat Quli為發明人，於2021年1月8日申請之標題為PROCESS CONDITION SENSING APPARATUS之美國臨時申請案序號63/135,012的權利，該案之全文係以引用的方式併入本文中。
本發明已參考特定實施例及其特定特徵來特別展示及描述。本文中所闡述之實施例應被視為闡釋性的而非限制性的。一般技術者應容易明白，可在不脫離本發明之精神及範疇的情況下作出形式及細節方面之各種改變及修改。
現將詳細參考隨附圖式中繪示之所揭示標的物。
大體上參考圖1至圖8，根據本發明之一或多項實施例，描述一製程條件感測裝置及方法。
本發明之實施例係關於一種用於高溫製程應用中之包含一可移除電子總成之製程條件感測裝置。例如，製程條件感測裝置可包含含有一頂部部分之一殼體總成，該頂部部分經組態以可拆卸地連接至一底部部分且進一步經組態以可逆地電耦合至底部部分，使得若殼體總成內之電子總成之一或多個電子組件損壞則可移除及/或替換該一或多個電子組件。在此方面，若電子總成之一或多個電子組件之一電子組件(例如，電池組、處理器、記憶體或類似者)遇到過高之一溫度，則可容易替換該一或多個電子組件，藉此擴展製程條件感測裝置之操作參數(例如，時間及/或溫度)。此外，本發明之實施例係關於一種用於切換製程條件感測裝置之操作模式之方法。例如，製程條件感測裝置可經組態以在一經判定時間停止自感測器總成接收量測資料或終止其他功能，藉此擴展製程條件感測裝置之操作參數。
製程條件感測裝置可使用一儀器化(instrumented)基板來量測一處理腔室內之處理條件。此等裝置提供對腔室之條件之最準確量測，此係因為基板之導熱率與將處理之實際半導體器件相同。製程條件感測裝置大體上描述於Renken等人於2011年10月11日發佈之美國專利第8,033,190號；Sun等人於2013年12月10日發佈之美國專利第8,604,361號；Sharratt等人於2017年8月1日發佈之美國專利第9,719,867號；Sun等人於2017年11月21日發佈之美國專利第9,823,121號；Sun等人於2019年10月29日發佈之美國專利第10,460,966號；於2017年8月3日發表之美國專利公開案第2017/0219437號；及於2019年12月5日發表之美國專利公開案第2019/0368944號中，該等案之全文各自以引用的方式併入本文中。
圖1繪示根據本發明之一或多項實施例之製程條件感測裝置100之一簡化橫截面視圖。在一項實施例中，裝置100包含一基板102、一感測器總成104、一殼體總成106及一電子總成108。
基板102可包含半導體處理技術中已知之任何基板。在一項實施例中，基板102係一晶圓。例如，基板102可包含但不限於一半導體晶圓(例如，矽晶圓)。基板102可由此項技術中已知之任何材料形成，包含但不限於矽、玻璃、陶瓷、砷化鎵、碳化物、氮化物、石英或類似者。本文中應注意，基板102可與由一半導體器件處理系統處理之一標準基板大小及形狀相同。此外，本文中應注意，儘管圖1繪示不具有一或多個層之基板102，但裝置100可包含一分層基板(例如，具有至少一頂層及一底層之一基板)，使得一或多個感測器110可安置於基板102之一或多個層內。因此，上文論述不應被解釋為限制本發明之範疇。
在一項實施例中，基板102用於量測半導體製造設備、處理設備或類似者之處理條件。例如，基板102可用於量測一樣本(例如，一晶圓)在處理期間經歷之製程條件。在另一實施例中，感測器總成104包含安置於基板102上在跨基板102之一或多個位置處之一或多個感測器110。在另一實施例中，一或多個感測器110經組態以獲取跨基板102之一或多個位置處之一或多個量測參數。本文中應注意，感測器總成104可包含感測器之任何組態(例如，數目、位置等)，因此圖1中所展示之組態不應被解釋為限制本發明之範疇。
應注意，一或多個感測器110可包含此項技術中已知之任何量測器件，包含但不限於一或多個溫度感測器、一或多個壓力感測器、一或多個輻射感測器、一或多個化學感測器或類似者，或其等之一組合。例如，一或多個感測器110可包含經組態以獲取指示溫度之一或多個參數之一或多個溫度感測器。例如，一或多個溫度感測器可包含但不限於一或多個熱電耦(TC)器件(例如，熱電接面)、一或多個電阻溫度器件(RTD) (例如，薄膜RTD)，或類似者。在另一例項中，在壓力量測之情況下，一或多個感測器110可包含但不限於一壓電感測器、一電容感測器、一光學感測器、一電位感測器，及類似者。在另一例項中，於輻射量測之情況下，一或多個感測器110可包含但不限於一或多個光偵測器(例如，光伏打電池、光敏電阻器及類似者)，或其他輻射偵測器(例如，固態偵測器)。在另一例項中，於化學量測之情況下，一或多個感測器110可包含但不限於一或多個化敏電阻器、氣體感測器、pH感測器，及類似者。
圖2A至圖3C繪示根據本發明之一或多項實施例之殼體總成106的簡化橫截面視圖。圖2A至圖2C繪示根據本發明之一或多項實施例之具有一或多個緊固件112 (例如，一或多個螺絲)的殼體總成106。圖3A至圖3C繪示根據本發明之一或多項實施例之具有一卡扣配合總成112的殼體總成106。圖2B至圖2C及圖3B至圖3C繪示根據本發明之一或多項實施例之殼體總成106及電子總成108的分解橫截面視圖。圖4A至圖4B分別繪示根據本發明之一或多項實施例之具有一鉸鏈總成112之殼體總成106的簡化後視圖及側視圖。
在一項實施例中，殼體總成106包含一頂部部分106a及一底部部分106b。例如，殼體總成106可包含經組態以可拆卸地連接至一底部部分106b之一頂部部分106a。例如，殼體總成106可包含經組態以將頂部部分106a及底部部分106b可拆卸地連接使得頂部部分106a及底部部分106b機械地耦合之一或多個耦合器件112。出於本發明之目的，術語「可拆卸地連接」可被解釋為使得頂部部分106a及底部部分106b可為經組態以經由耦合器件112耦合在一起以形成殼體總成106的分離部分，如圖2B至圖2C及圖3B至圖3C中所展示。
本文中應注意，一或多個耦合器件112可包含此項技術中已知之任何耦合器件。例如，一或多個耦合器件112可包含一或多個緊固件。例如，一或多個耦合器件112可包含(但不要求包含)一或多個螺絲、一或多個螺栓或類似者。在此方面，如圖2A至圖2C中所展示，頂部部分106a及底部部分106b可包含經組態以接納一或多個緊固件之一部分之一或多個孔。藉由另一實例，如圖3A至圖3C中所展示，一或多個耦合器件112可包含一卡扣配合總成。例如，一或多個耦合器件112可包含含有一突出部及具有一凹入部之一配接部分的一卡扣配合總成。在此方面，突出部可經組態以卡住底部部分106b上之配接部分之凹入部，使得頂部部分106a及底部部分106b機械地耦合。藉由另一實例，如圖4A至圖4B中所展示，一或多個耦合器件112可包含一鉸鏈總成。例如，一或多個耦合器件112可包含一鉸鏈總成，包含但不限於一或多個葉片(leaf) (例如，用於頂部部分之一葉片及用於底部部分之葉片)、一或多個銷、一或多個關節(knuckle)、一或多個緊固件孔及一或多個緊固件。在此方面，頂部部分106a及底部部分106b可分別經由一或多個緊固件機械地耦合至頂部葉片及底部葉片，使得頂部部分106a及底部部分106b機械地耦合。
在另一實施例中，頂部部分106a經組態以電耦合至底部部分106b。例如，如圖2B至圖2C及圖3B至圖3C中所展示，頂部部分106a可經由一或多個電接觸件114可逆地電耦合至底部部分106b。例如，頂部部分106a可經由一或多個伸縮插腳(pogo pin) (例如，彈簧負載伸縮插腳)可逆地電耦合至底部部分106b。在此方面，頂部部分106a可包含一伸縮插腳116且底部部分106b可包含一伸縮插腳連接器118，使得伸縮插腳連接器118可經組態以接納伸縮插腳116。本文中應注意，頂部部分106a可經由此項技術中已知之任何電耦合機構可逆地電耦合至底部部分106b。因此，上文論述不應被解釋為限制本發明之範疇。出於本發明之目的，術語「可逆地電耦合」可被解釋為意謂當頂部部分106a經由一或多個耦合器件112機械地附接至底部部分106b時，一或多個電子接觸件114將頂部部分106a及底部部分106b電耦合，使得在頂部部分106a與底部部分106b之間建立一電連接。
本文中應注意，裝置100之耦合器件112及/或電子接觸件114可經組態以容許若電子總成之一或多個電子組件被損壞(例如，曝露於過高之一溫度)則容易替換該一或多個電子組件。例如，如圖2B及圖3B中所展示，若一或多個電子組件被損壞，則可替換包含一或多個電子組件之頂部部分106a或底部部分106b之至少一者。在一個例項中，當一或多個耦合器件112包含一或多個緊固件(例如，螺絲)時，可藉由鬆開(例如，擰鬆)一或多個緊固件而從底部部分106b拆卸頂部部分106a，使得可移除並替換包含電子總成108之一或多個電子組件之經拆卸之頂部部分106a或底部部分106b。在此方面，包含一或多個電子組件(例如，替換電子器件)之一替換頂部部分106a或底部部分106b可分別經由一或多個緊固件機械地耦合至，且經由一或多個電子接觸件電耦合至底部部分106b或頂部部分106a。在另一例項中，當一或多個耦合器件112包含一卡扣配合總成時，可藉由自配接部分之凹入部釋放突出部而從底部部分106b拆卸頂部部分106a，使得可移除並替換包含電子總成108之一或多個電子組件之經拆卸之頂部部分106a或底部部分106b。在此方面，包含一或多個電子組件(例如，替換電子器件)之一替換頂部部分106a或底部部分106b可分別經由卡扣配合總成機械地耦合至，且經由一或多個電子接觸件電耦合至底部部分106b或頂部部分106a。在又一例項中，當一或多個耦合器件112包含一鉸鏈總成時，可藉由鬆開頂部部分106a/底部部分106b之至少一個葉片或移除一或多個關節內之銷而從底部部分106b拆卸頂部部分106a，使得可移除並替換包含電子總成108之一或多個電子組件之經拆卸之頂部部分106a或底部部分106b。在此方面，包含一或多個電子組件(例如，替換電子器件)之一替換頂部部分106a或底部部分106b可分別經由鉸鏈總成機械地耦合至，且經由一或多個電子接觸件電耦合至底部部分106b或頂部部分106a。本文中應注意，當替換包含一或多個電子組件之頂部部分106a時，亦可替換耦合器件112之一或多個組件。
藉由另一實例，如圖2C及圖3C中所展示，若一或多個電子組件被損壞，則可替換一或多個電子組件(而不替換頂部部分106a)。在一個例項中，當一或多個耦合器件112包含一或多個緊固件(例如，螺絲)時，可藉由鬆開(例如，擰鬆)該一或多個緊固件而從底部部分106b拆卸頂部部分106a，使得可移除並替換電子總成108之一或多個電子組件。在此方面，一或多個替換電子組件可經由一或多個電子接觸件電耦合，且頂部部分106a及底部部分106b可經由一或多個緊固件機械耦合。在另一例項中，當一或多個耦合器件112包含一卡扣配合總成時，可藉由自配接部分之凹入部釋放突出部而從底部部分106b拆卸頂部部分106a，使得可移除並替換電子總成108之一或多個電子組件。在此方面，一或多個替換電子組件可經由一或多個電子接觸件電耦合，且頂部部分106a及底部部分106b可經由卡扣配合總成機械地耦合。在又一例項中，如圖4B中所展示，當一或多個耦合器件112包含一鉸鏈總成時，鉸鏈總成之一或多個關節及一或多個銷可經組態以容許頂部部分106a及底部部分106b分開一選擇距離，使得可移除並替換電子總成108之一或多個電子組件。在此方面，一或多個替換電子組件可經由一或多個電子接觸件電耦合，且鉸鏈總成之一或多個關節及一或多個銷可經組態以容許頂部部分106a及底部部分106b齊平(例如，關閉選擇距離)。在又一例項中，當一或多個耦合器件112包含一鉸鏈總成時，可藉由至少鬆開頂部部分106a之頂部葉片或移除一或多個關節內之銷而從底部部分106b拆卸頂部部分106a，使得可移除並替換電子總成108之一或多個電子組件。在此方面，一或多個替換電子組件可經由一或多個電子接觸件電耦合，且頂部部分106a及底部部分106b可經由鉸鏈總成機械地耦合。
本文中進一步應注意，儘管一或多個電子接觸件之一或多者遇到過高之一溫度，但可藉由替換一或多個電子組件而重用裝置之一或多個組件，藉此擴展裝置之操作參數(例如，時間及/或溫度)。例如，可替換電源及/或一或多個處理器，而可能不替換記憶體，或反之亦然。例如，記憶體可能夠耐受比電源及/或一或多個處理器高之一溫度，使得記憶體在曝露於損壞一或多個處理器及/或記憶體之一溫度的條件下不會被損壞，且反之亦然。
本文中應注意，殼體總成106可由此項技術中已知之任何材料形成。例如，殼體總成106可由一或多種材料形成，包含但不限於一陶瓷、一複合材料、一玻璃或類似者。藉由另一實例，殼體總成106可由引起可忽略的污染之一材料形成。例如，殼體總成106可由一或多種低污染材料(諸如但不限於，矽、碳化矽、氮化矽、氧化矽或類似者)形成。
在一項實施例中，電子總成108之一或多個電子組件安置於殼體總成106內。例如，頂部部分106a可至少部分嵌入電子總成108之一或多個電子組件。例如，如圖2B及圖3B中所展示，頂部部分106a可至少部分嵌入電子總成108之一或多個電子組件。在此方面，電子總成108之一或多個電子組件可熔接、接合或類似方式至殼體總成106之頂部部分106a。此外，若電子總成108之一或多個電子組件損壞，則若一或多個電子組件損壞(例如，曝露於高溫)則可容易替換包含電子組件之頂部部分106a。藉由另一實例，底部部分106b可至少部分嵌入電子總成108之一或多個電子組件。例如，底部部分106b可至少部分嵌入電子總成108之一或多個電子組件。在此方面，電子總成108之一或多個電子組件可熔接、接合或類似方式至殼體總成106之底部部分106b。此外，若電子總成108之一或多個電子組件損壞，則若一或多個電子組件損壞(例如，曝露於高溫)則可容易替換包含電子組件之底部部分106b。
藉由另一實例，如圖2C及圖3C中所展示，電子總成108之一或多個電子組件可與頂部部分106a及底部部分106b分離。例如，電子總成108之一或多個電子組件可以可拆卸地連接至頂部部分106a及/或底部部分106b，使得一或多個電子組件可在損壞(例如，曝露於過高之一溫度)之條件下被容易地替換。在此方面，電子總成108之一或多個電子組件可配合於頂部部分106a之一腔138內。另一方面，電子總成108之一或多個電子組件可配合於底部部分106b之一腔內。
圖5繪示根據本發明之一或多項實施例之容納於殼體總成106內之電子總成108的一簡化俯視圖。圖6繪示根據本發明之一或多項實施例之電子總成108之一或多個電子組件的一簡化方塊圖。
在一項實施例中，電子總成108包含一或多個電子組件。在另一實施例中，電子總成108之一或多個電子組件包含一電源120。電子總成108可包含此項技術中已知之任何類型之電源。例如，電子總成108可包含一或多個電池組。例如，電子總成108可包含一或多個紐扣型電池組。在一些實施例中，電源120可容置於一外殼中。例如，電源120可容置於殼體總成106內之一金屬外殼中。
在另一實施例中，電子總成108之一或多個電子組件包含一或多個處理器122。例如，一或多個處理器122可經組態以自感測器總成104之一或多個感測器110接收一或多個量測參數。在另一實施例中，電子總成108之一或多個電子組件包含通信電路124。在另一實施例中，電子總成108之一或多個電子組件包含用於儲存用於一或多個處理器122之程式指令及/或自一或多個處理器110接收之量測參數的一記憶媒體126 (例如，記憶體)。
本文中應注意，電子總成108之一或多個電子組件可包含此項技術中已知之任何電子組件，包含但不限於一類比轉數位轉換器。
在另一實施例中，電子總成108通信地耦合至一遠端資料系統130。在另一實施例中，電子總成108將複數個量測參數傳輸至遠端資料系統130。
一或多個處理器122可包含此項技術中已知之任何處理器或處理元件。出於本發明之目的，術語「處理器」或「處理元件」可廣義地定義為涵蓋具有一或多個處理或邏輯元件之任何器件。在此意義上，一或多個處理器122可包含經組態以執行演算法及/或指令(例如，儲存於記憶體中之程式指令)之任何器件。應認識到，在整個本發明中描述之步驟可由一單個處理器或替代性地多個處理器來實行。
記憶媒體126可包含此項技術中已知之適於儲存可由相關聯之一或多個處理器122執行之程式指令的任何儲存媒體。例如，記憶媒體126可包含一非暫時性記憶媒體。藉由另一實例，記憶媒體126可包含但不限於一唯讀記憶體(ROM)、一隨機存取記憶體(RAM)、一固態硬碟及類似者。進一步應注意，記憶媒體126可與一或多個處理器122一起容置於一共同控制器外殼中。在一項實施例中，記憶媒體126可相對於一或多個處理器122之實體位置遠端地定位。例如，一或多個處理器122可存取可透過一網路(例如，網際網路、內部網路及類似者)存取之一遠端記憶體(例如，伺服器)。
在一項實施例中，感測器總成104通信地耦合至電子總成108。例如，感測器總成104可經由一或多個有線連接(例如，導線、互連件或類似者)耦合至電子總成108。在另一實施例中，電子總成108之一或多個電子組件可經組態以自感測器總成104獲取一或多個量測參數。例如，電子總成108之一或多個處理器122可自感測器總成104之一或多個感測器110獲取一或多個量測參數。一或多個量測參數可包含但不限於來自一溫度感測器(例如，熱電偶)之電壓(或其他信號)、來自一壓力感測器之電壓(或其他信號)、來自一輻射感測器之電壓(或其他信號)、來自一化學感測器之電壓(或其他信號)及指示來自定位於基板102上之一或多個位置處之一或多個感測器110之值的類似者。
在另一實施例中，裝置100包含經組態以將殼體總成106 (包含電子總成108)支撐於基板102上之一或多個支撐結構132。例如，一或多個支撐結構132可包含但不限於一或多個支腳(例如，單一支撐支腳或多個支撐支腳)。一或多個支撐結構132可由具有一低導熱係數之一材料形成，以限制殼體總成106與基板102之間的熱傳遞。例如，一或多個支撐結構132可由一低導熱率材料(諸如但不限於，一陶瓷、複合物、一結晶材料、玻璃或類似者)形成。例如，一或多個支撐結構132可由一低導熱率材料(諸如但不限於，氮化矽、氧化矽或類似者)形成。
在另一實施例中，殼體總成106及基板102可經由一或多個緊固件耦合在一起。例如，殼體總成106可直接緊固(例如，螺合或用螺栓連接(bolted))至基板102之一部分。藉由另一實例，殼體總成106可經由一或多種黏著劑耦合至基板102。在另一實施例中，殼體總成106整合於基板102內。例如，殼體總成106可部分嵌入於基板102內。例如，殼體總成106可塗佈有防止熱傳遞之一熱塗層(例如，具有一低導熱係數之一材料)。
在另一實施例中，殼體總成106包含在殼體總成106與電子總成108之間之一腔136內之一絕緣介質134。應注意，在殼體總成106與電子總成108之間實施一絕緣介質134用於減少自殼體總成106外部之高溫環境(例如，半導體處理腔室)至電子總成108的熱傳遞。在另一實施例中，絕緣介質134可包含但不限於多孔固體材料。例如，絕緣介質134可為一或多種氣凝膠材料(例如，二氧化矽氣凝膠材料)。例如，氣凝膠材料可經形成具有高達大約98.5%之一孔隙率。藉由另一實例，絕緣介質134可為一陶瓷材料(例如，多孔陶瓷材料)。本文中應注意，在一基於陶瓷之絕緣介質之燒結期間，可透過使用造孔劑來控制孔隙率。本文中進一步應注意，一陶瓷材料之孔隙率可經製造具有50%至99%之一孔隙率範圍。例如，一陶瓷材料之孔隙率可經製造以具有在95%至99%之間之一孔隙率範圍。
在另一實施例中，絕緣介質134係不透明的。例如，絕緣介質134可包含但不限於吸收穿過殼體總成106與電子總成108之間之體積之輻射之一材料。例如，絕緣介質134可包含但不限於碳摻雜氣凝膠材料。
在另一實施例中，絕緣介質134係低壓氣體(即，保持於真空壓力下之氣體)，藉此該氣體維持於小於環境壓力(即，製程腔室之壓力)之一壓力下。在此方面，殼體總成106與電子總成108之間的體積可被維持於一真空壓力下，以最小化來自殼體總成106及電子總成108的熱傳導。在另一實施例中，絕緣介質134係維持在近似等於環境壓力但小於大氣壓力之壓力下之一氣體。在另一實施例中，絕緣介質134係維持於高於環境壓力但小於大氣壓力之壓力下之一氣體。出於本發明之目的，「真空壓力」被解釋為意謂低於環境壓力的任何壓力。
圖7係繪示根據本發明之一或多項實施例之一製程條件感測裝置之資料收集的一時間-溫度圖700。
如圖7中所展示，關鍵資料收集僅發生在時間t1 (其係自加熱源移除基板之時間)之前。在此時間點(t1)，電子器件處於溫度T1。電子總成108之一或多個電子組件繼續加熱直至溫度T2 (在時間t2)。在時間t1與t2之間，資料之收集並不那麼重要。在一項實施例中，資料收集或其他功能在t1終止以最小化對電子總成108之一或多個電子器件之損壞。
圖8繪示根據本發明之一或多項實施例之用於擴展一製程條件感測裝置(例如，製程條件感測裝置100)之操作參數的一方法800之一流程圖。本文中應注意，方法800之步驟可全部或部分由裝置100實施。然而，進一步認識到，方法800不限於裝置100，因為額外或替代裝置級實施例可實行方法800之全部或部分步驟。
在步驟802中，使用一感測器總成之一或多個感測器獲取一或多個量測參數。例如，基板102可包含安置於基板102上在跨基板102之一或多個位置處之一感測器總成104之一或多個感測器110。例如，安置於跨基板102之一或多個位置處之一或多個感測器110可經組態以自跨基板102之一或多個位置獲取一或多個量測參數。應注意，一或多個感測器110可包含此項技術中已知之任何量測器件，包含但不限於一或多個溫度感測器、一或多個壓力感測器、一或多個輻射感測器、一或多個化學感測器或類似者。例如，一或多個溫度感測器可包含但不限於一或多個熱電耦(TC)器件(例如，熱電接面)、一或多個電阻溫度器件(RTD) (例如，薄膜RTD)或類似者。在另一例項中，在壓力量測之情況下，一或多個感測器110可包含但不限於一壓電感測器、一電容感測器、一光學感測器、一電位感測器及類似者。在另一例項中，在輻射量測之情況下，一或多個感測器110可包含但不限於一或多個光偵測器(例如，光伏打電池、光敏電阻器及類似者)或其他輻射偵測器(例如，固態偵測器)。在另一例項中，在化學量測之情況下，一或多個感測器110可包含但不限於一或多個化敏電阻器、氣體感測器、pH感測器及類似者。
在步驟804中，藉由殼體總成內之電子總成之一或多個電子組件接收來自一或多個感測器之一或多個量測參數。例如，電子總成108之一或多個處理器122可經組態以自安置於基板102上之一或多個感測器110接收一或多個量測參數。例如，一或多個處理器122可經組態以自在跨基板104之一或多個位置處之一或多個感測器110接收一或多個量測參數。一或多個量測參數可包含但不限於來自熱電偶之電壓、來自電阻溫度器件之電阻、來自一壓力感測器之電壓(或其他信號)、來自一輻射感測器之電壓(或其他信號)、來自一化學感測器之電壓(或其他信號)及指示來自定位於基板102上之一或多個位置處之一或多個感測器110之值的類似者。
在步驟806中，在一經判定時間產生一或多個控制信號以切換電子總成之一或多個電子組件之操作條件。例如，在經判定時間，一或多個電子組件可經組態以停止自一或多個感測器接收一或多個量測參數。例如，可在自一熱源移除基板102時產生一或多個控制信號。在另一例項中，可在電子總成108之一或多個電子組件之至少一者達到一臨界溫度時產生一或多個控制信號。電子總成108之一或多個電子組件之至少一者的臨界溫度可為引起一或多個電子組件之該至少一者被損壞之一溫度。在此方面，如圖7中所展示，電子總成108之一或多個處理器122可經組態以在t1 (例如，當資料收集不那麼重要時)或在達到一臨界溫度時停止自一或多個感測器110接收一或多個量測參數。本文中應注意，藉由在t1不接收一或多個量測參數，可擴展裝置之操作參數。
熟習此項技術者將認識到，本文中所描述之組件、器件、物件及其等隨附論述係為了概念清楚起見而用作實例且考慮各種組態修改。因此，如本文中所使用，所闡述之特定範例及隨附論述意欲表示其等之更一般類別。一般而言，使用任何特定範例意欲表示其類別，且不包含特定組件、器件及物件不應被視為限制性。
熟習此項技術者將瞭解，存在可藉由其實現本文中所描述之製程及/或系統及/或其他技術之各種載具(例如，硬體、軟體及/或韌體)，且較佳載具將隨其中部署製程及/或系統及/或其他技術之內容背景而變化。例如，若一實施者判定速度及準確性係最重要的，則實施者可選擇一主要硬體及/或韌體載具；替代地，若靈活性係最重要的，則實施者可選擇一主要軟體實施方案；或者，又一次替代地，實施者可選擇硬體、軟體及/或韌體之某一組合。因此，存在可藉由其實現本文中所描述之製程及/或器件及/或其他技術之數種可能載具，該等載具之任何者皆不固有地優於另一者，因為任何待利用載具係取決於其中將部署載具之內容背景及實施者之特定考量(例如，速度、靈活性或可預測性) (其等之任何者可變化)之一選擇。
呈現先前描述以使一般技術者能夠製作及使用如在一特定應用及其要求之內容背景中所提供之本發明。如本文中所使用，方向性術語(諸如「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「上」、「向上」、「下」、「向下」及「往下」)意欲出於描述目的而提供相對位置，且並非意欲指定一絕對參考系。所描述實施例之各種修改對於熟習此項技術者而言將顯而易見，且本文中所定義之一般原理可應用於其他實施例。因此，本發明並非意欲限於所展示及描述之特定實施例，而是符合與本文中所揭示之原理及新穎特徵一致之最廣範疇。
關於本文中對實質上任何複數及/或單數術語之使用，熟習此項技術者可根據內容背景及/或應用自複數轉換為單數及/或自單數轉換為複數。為了清楚起見，本文中未明確闡述各種單數/複數排列。
本文中所描述之全部方法可包含將方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於記憶體中。結果可包含本文中所描述之結果之任何者且可以此項技術中已知之任何方式儲存。記憶體可包含本文中所描述之任何記憶體或此項技術中已知之任何其他合適儲存媒體。在已儲存結果之後，結果可在記憶體中存取且由本文中所描述之方法或系統實施例之任何者使用，經格式化用於顯示給一使用者，由另一軟體模組、方法或系統使用，及類似者。此外，結果可「永久地」、「半永久地」、「暫時地」儲存或儲存達一定時段。例如，記憶體可為隨機存取記憶體(RAM)，且結果可能不一定無期限地保存於記憶體中。
進一步經審慎考慮，上文所描述之方法之實施例之各者可包含本文中所描述之任何(若干)其他方法之任何(若干)其他步驟。另外，可藉由本文中所描述之系統之任何者來執行上文所描述之方法之實施例之各者。
本文中所描述之標的物有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所描繪架構僅為例示性的，且事實上可實施達成相同功能性之許多其他架構。在一概念意義上，達成相同功能性之組件之任何配置有效地「相關聯」使得達成所要功能性。因此，本文中經組合以達成一特定功能性之任何兩個組件可被視為彼此「相關聯」使得達成所要功能性，而與架構或中間組件無關。同樣地，如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「可耦合」以達成所要功能性。可耦合之特定實例包含但不限於實體上可配接及/或實體上互動之組件及/或可無線互動及/或無線互動之組件及/或邏輯上互動及/或可邏輯互動之組件。
此外，應理解，本發明係由隨附發明申請專利範圍定義。此項技術者將理解，一般而言，本文中及尤其隨附發明申請專利範圍(例如，隨附發明申請專利範圍之主體)中所使用之術語大體上意欲作為「開放」術語(例如，術語「包含(including)」應被解釋為「包含但不限於」，術語「具有」應被解釋為「至少具有」，術語「包括(includes)」應被解釋為「包括但不限於」及類似者)。此項技術者進一步將理解，若預期特定數目個所引入請求項敘述，則將在發明申請專利範圍中明確敘述此一意圖，且在缺失此敘述之情況下不存在此意圖。例如，為了幫助理解，下文隨附發明申請專利範圍可含有引入性片語「至少一個」及「一或多個」之使用以引入請求項敘述。然而，此等片語之使用不應被解釋為暗示由不定冠詞「一」或「一個」引入一請求項敘述將含有此經引入請求項敘述之任何特定請求項限於僅含有一個此敘述之發明，即使在相同請求項包含引入性片語「一或多個」或「至少一個」及不定冠詞(諸如「一」或「一個」(例如，「一」及/或「一個」通常應被解釋為意謂「至少一個」或「一或多個」))時仍如此；用以引入請求項敘述之定冠詞之使用同樣如此。另外，即使明確敘述所引入請求項敘述之一特定數目，熟習此項技術者仍將認識到，此敘述通常應被解釋為意謂至少所敘述數目(例如，「兩條敘述」之純粹敘述而沒有其他修飾語通常意謂至少兩條敘述，或兩條或更多條敘述)。此外，在其中使用類似於「A、B及C之至少一者，及類似者」之一慣例之例項中，大體上在熟習此項技術者將理解該慣例之意義上預期此一構造(例如，「具有A、B及C之至少一者之一系統」將包含但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起，及類似者之系統)。在其中使用類似於「A、B或C之至少一者，及類似者」之一慣例之例項中，大體上在熟習此項技術者將理解該慣例之意義上預期此一構造(例如，「具有A、B或C之至少一者之一系統」將包含但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起，及類似者之系統)。此項技術者將進一步理解，實際上無論在描述、發明申請專利範圍或圖式中，呈現兩個或更多個替代術語之任何轉折詞及/或片語應被理解為考慮包含該等術語之一者、該等術語之任一者或兩個術語之可能性。例如，片語「A或B」將被理解為包含「A」或「B」或「A及B」之可能性。
據信，藉由前文描述，將理解本發明及其許多伴隨優點，且將顯而易見的是，在不脫離所揭示標的物或不犧牲全部其材料優點之情況下，可對組件之形式、構造及配置進行各種改變。所描述形式僅為說明性的，且下文發明申請專利範圍意欲涵蓋及包含此等改變。此外，應理解，本發明係由隨附發明申請專利範圍定義。
100:製程條件感測裝置 102:基板 104:感測器總成 106:殼體總成 106a:頂部部分 106b:底部部分 108:電子總成 110:感測器 112:緊固件/卡扣配合總成/鉸鏈總成/耦合器件 114:電接觸件/電子接觸件 116:伸縮插腳 120:電源 122:處理器 124:通信電路 126:記憶媒體 130:遠端資料系統 132:支撐結構 134:絕緣介質 136:腔 138:腔 700:時間-溫度圖 800:方法 802:步驟 804:步驟 806:步驟
熟習此項技術者可藉由參考附圖而更佳理解本發明之許多優點，其中： 圖1繪示根據本發明之一或多項實施例之一製程條件感測裝置之一簡化橫截面視圖。 圖2A繪示根據本發明之一或多項實施例之處於一閉合狀態之製程條件感測裝置的一殼體總成之一簡化橫截面視圖。 圖2B繪示根據本發明之一或多項實施例之製程條件感測裝置之殼體總成的一簡化分解橫截面視圖。 圖2C繪示根據本發明之一或多項實施例之製程條件感測裝置之殼體總成的一簡化分解橫截面視圖。 圖3A繪示根據本發明之一或多項實施例之處於一閉合狀態之製程條件感測裝置的一殼體總成之一簡化橫截面視圖。 圖3B繪示根據本發明之一或多項實施例之製程條件感測裝置之殼體總成的一簡化分解橫截面視圖。 圖3C繪示根據本發明之一或多項實施例之製程條件感測裝置之殼體總成的一簡化分解橫截面視圖。 圖4A繪示根據本發明之一或多項實施例之處理條件感測裝置之殼體總成的一簡化後視圖。 圖4B繪示根據本發明之一或多項實施例之處理條件感測裝置之殼體總成的一簡化側視圖。 圖5繪示根據本發明之一或多項實施例之容納於殼體總成內之電子總成的一簡化俯視圖。 圖6繪示根據本發明之一或多項實施例之電子總成之一或多個電子組件的一簡化方塊圖。 圖7係繪示根據本發明之一或多項實施例之製程條件感測裝置之資料收集的一時間-溫度曲線圖。 圖8繪示描繪根據本發明之一或多項實施例之用於擴展製程條件感測裝置的操作參數之一方法之一流程圖。
100:製程條件感測裝置
102:基板
104:感測器總成
106:殼體總成
106a:頂部部分
106b:底部部分
108:電子總成
110:感測器
112:緊固件/卡扣配合總成/鉸鏈總成/耦合器件
114:電接觸件/電子接觸件
132:支撐結構
134:絕緣介質
136:腔

Claims (48)

  1. 一種製程條件感測裝置，其包括： 一基板； 一電子總成，其中該電子總成包含一或多個電子組件； 一殼體總成，其中該殼體總成包括一頂部部分及一底部部分，其中該頂部部分可係經由一或多個耦合器件可拆卸地連接至該底部部分，其中該頂部部分可係經由一或多個電子接觸件可逆地電耦合至該底部部分，其中該電子總成之該一或多個電子組件係安置於該殼體總成內；及 一感測器總成，其經通信地耦合至該電子總成，其中該感測器總成包含經安置於該基板上在跨該基板之一或多個位置處的一或多個感測器，其中該一或多個感測器經組態以獲取跨該基板之該一或多個位置處的一或多個量測參數。
  2. 如請求項1之裝置，其中該一或多個電子組件係至少部分嵌入於該殼體總成之該頂部部分內。
  3. 如請求項1之裝置，其中該一或多個電子組件係至少部分嵌入於該殼體總成之該底部部分內。
  4. 如請求項1之裝置，其中該一或多個電子組件經可拆卸地連接至該殼體總成之該頂部部分。
  5. 如請求項1之裝置，其中該一或多個電子組件經可拆卸地連接至該殼體總成之該底部部分。
  6. 如請求項1之裝置，其中該一或多個電子接觸件包含一或多個伸縮插腳。
  7. 如請求項1之裝置，其中該電子總成之該一或多個電子組件包括： 一或多個處理器，其中該一或多個處理器經組態以自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數； 通信電路； 記憶體；及 一電源。
  8. 如請求項7之裝置，其中該電子總成之該一或多個處理器在一經判定時間停止自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數。
  9. 如請求項8之裝置，其中該經判定時間係自一加熱源移除該基板之時間。
  10. 如請求項8之裝置，其中該經判定時間係該電子總成之該一或多個電子組件之至少一者達到一臨界溫度之時間。
  11. 如請求項1之裝置，其中該一或多個耦合器件包含一或多個緊固件。
  12. 如請求項11之裝置，其中該一或多個緊固件包含以下之至少一者： 一螺絲或一螺栓。
  13. 如請求項1之裝置，其中該一或多個耦合器件包含一卡扣配合總成，其中該卡扣配合總成包含一突出部及包含一凹入部之一配接部分，其中該突出部經組態以卡住該配接部分之該凹入部。
  14. 如請求項1之裝置，其中該一或多個耦合器件包含一鉸鏈總成。
  15. 如請求項1之裝置，進一步包括： 一絕緣介質，其經安置於該殼體總成與該電子總成之間之一腔內。
  16. 如請求項1之裝置，進一步包括： 用於將該電子總成支撐於該基板上之一或多個支撐結構。
  17. 一種殼體總成，其包括： 一頂部部分；及 一底部部分， 其中該頂部部分可係經由一或多個耦合器件可拆卸地連接至該底部部分，其中該頂部部分可係經由一或多個電子接觸件可逆地電耦合至該底部部分，其中一或多個電子組件係安置於該殼體總成內。
  18. 如請求項17之殼體總成，其中該一或多個電子組件係至少部分嵌入於該頂部部分內。
  19. 如請求項17之殼體總成，其中該一或多個電子組件係至少部分嵌入於該底部部分內。
  20. 如請求項17之殼體總成，其中該一或多個電子組件經可拆卸地連接至該頂部部分。
  21. 如請求項17之殼體總成，其中該一或多個電子組件經可拆卸地連接至該底部部分。
  22. 如請求項17之殼體總成，其中該一或多個電子接觸件包含一或多個伸縮插腳。
  23. 如請求項17之殼體總成，其中該一或多個耦合器件包含一或多個緊固件。
  24. 如請求項23之殼體總成，其中該一或多個緊固件包含以下之至少一者： 一螺絲或一螺栓。
  25. 如請求項17之殼體總成，其中該一或多個耦合器件包含一卡扣配合總成，其中該卡扣配合總成包含一突出部及包含一凹入部之一配接部分，其中該突出部經組態以卡住該配接部分之該凹入部。
  26. 如請求項17之殼體總成，其中該一或多個耦合器件包含一鉸鏈總成。
  27. 如請求項17之殼體總成，其中該一或多個電子組件包括： 一或多個處理器，其中該一或多個處理器經組態以自經安置於一基板上在跨該基板之一或多個位置處的一或多個感測器接收一或多個量測參數，其中該一或多個感測器經組態以獲取跨該基板之該一或多個位置處的一或多個量測參數； 通信電路； 記憶體；及 一電源。
  28. 如請求項27之殼體總成，其中該一或多個處理器在一經判定時間停止自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數。
  29. 如請求項28之殼體總成，其中該經判定時間係自一加熱源移除該基板之時間。
  30. 如請求項28之殼體總成，其中該經判定時間係該一或多個電子組件之至少一者達到一臨界溫度之時間。
  31. 如請求項17之殼體總成，進一步包括一絕緣介質，其中該絕緣介質係安置於該殼體總成與該一或多個電子組件之間之一腔內。
  32. 一種製程條件感測裝置，其包括： 一基板； 一電子總成，其中該電子總成包含一或多個電子組件，其中該一或多個電子組件包括： 一或多個處理器； 通信電路； 記憶體；及 一電源； 一殼體總成，其中該殼體總成包括一頂部部分及一底部部分，其中該頂部部分可係經由一或多個耦合器件可拆卸地連接至該底部部分，其中該頂部部分可係經由一或多個電子接觸件可逆地電耦合至該底部部分，其中該電子總成之該一或多個電子組件係安置於該殼體總成內；及 一感測器總成，其經通信地耦合至該電子總成，其中該感測器總成包含經安置於該基板上在跨該基板之一或多個位置處的一或多個感測器，其中該一或多個感測器經組態以獲取跨該基板之該一或多個位置處的一或多個量測參數，其中該一或多個處理器經組態以自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數，其中該一或多個處理器經組態以在一經判定時間停止自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數。
  33. 如請求項32之裝置，其中該一或多個電子組件係至少部分嵌入於該殼體總成之該頂部部分內。
  34. 如請求項32之裝置，其中該一或多個電子組件係至少部分嵌入於該殼體總成之該底部部分內。
  35. 如請求項32之裝置，其中該一或多個電子組件經可拆卸地連接至該殼體總成之該頂部部分。
  36. 如請求項32之裝置，其中該一或多個電子組件經可拆卸地連接至該殼體總成之該底部部分。
  37. 如請求項32之裝置，其中該一或多個電子接觸件包含一或多個伸縮插腳。
  38. 如請求項32之裝置，其中該經判定時間係自一加熱源移除該基板之時間。
  39. 如請求項32之裝置，其中該經判定時間係該電子總成之該一或多個電子組件之至少一者達到一臨界溫度之時間。
  40. 如請求項32之裝置，其中該一或多個耦合器件包含一或多個緊固件。
  41. 如請求項40之裝置，其中該一或多個緊固件包含以下之至少一者： 一螺絲或一螺栓。
  42. 如請求項32之裝置，其中該一或多個耦合器件包含一卡扣配合總成，其中該卡扣配合總成包含一突出部及包含一凹入部之一配接部分，其中該突出部經組態以卡住該配接部分之該凹入部。
  43. 如請求項32之裝置，其中該一或多個耦合器件包含一鉸鏈總成。
  44. 一種方法，其包括： 使用經安置於一基板上在跨該基板之一或多個位置處的一或多個感測器來獲取一或多個量測參數； 使用一殼體總成內之一電子總成之一或多個電子組件自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數，其中該殼體總成包括一頂部部分及一底部部分，其中該頂部部分可係經由一或多個耦合器件可拆卸地連接至該底部部分，其中該頂部部分可係經由一或多個電子接觸件可逆地電耦合至該底部部分；及 在一經判定時間產生一或多個控制信號以切換該電子總成之該一或多個電子組件的操作條件，其中在該經判定時間之後，該電子總成之該一或多個電子組件停止自該一或多個感測器接收該一或多個量測參數。
  45. 如請求項44之方法，其中該一或多個電子接觸件包含一或多個伸縮插腳。
  46. 如請求項44之方法，其中該經判定時間係自一加熱源移除該基板之時間。
  47. 如請求項44之方法，其中該一或多個電子組件包括： 一或多個處理器； 通信電路； 記憶體；及 一電源。
  48. 如請求項47之方法，其中該經判定時間係該電子總成之該一或多個電子組件之至少一者達到一臨界溫度之時間。
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